JPS6345359A

JPS6345359A - ガス浸炭方法

Info

Publication number: JPS6345359A
Application number: JP18901586A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Nishioka; 西岡　伸夫; Tadayoshi Kishita; 樹下　忠義; Yoshiaki Shimizu; 清水　吉昭; Keishichi Nanba; 難波　恵七; Hiroshi Shimura; 洋志村; Fumitaka Abukawa; 文隆虻川; Hitoshi Goi; 五井　均; Kazuyoshi Fujita; 藤田　一良; Yuichi Takasu; 高須　優一
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Tokyo Heat Treating Co
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Tokyo Heat Treating Co
Priority date: 1986-08-12
Filing date: 1986-08-12
Publication date: 1988-02-26
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH0647714B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は浸炭性の雰囲気ガスを充填させた本炉内で被
処理品を加熱浸炭するガス浸炭方法の改良に関する。

（従来の技術）一般に、鉄鋼部品の表面層に固溶した炭素を拡散させる
ことにより、鉄鋼部品の表面層のみを硬化する浸炭方法
としてガス浸炭方法が開発されている。ところで、この
種のガス浸炭方法を実施するガス浸炭炉では動作中、こ
のガス浸炭炉の内部には浸炭性の雰囲気ガスが充填され
、高温状態（９００℃程度）で保持されている。そのた
め、ガス浸炭炉内に被処理品を搬入したり、或いはガス
浸炭炉から加熱浸炭処理済みの被処理品を取出すような
場合にガス浸炭炉の酢を開放するとガス浸炭炉内の８温
状態の雰囲気ガスの一部が外部に流出し、ガス浸炭炉内
の雰囲気ガスが流動するので、被処理品の加熱浸炭処理
の作業効率が低下する問題がある。

そこで、被処理品の加熱浸炭処理を行なうガス浸炭炉の
木戸の前後に被処理品の搬入室および処理済みの被処理
品の取出室をそれぞれ設け、被処理品の搬入、或いは取
出等の作業時にはガス浸炭炉の木戸と搬入室との間に配
設された中間扉やガス浸炭炉の木戸と取出室との間に配
設された中間扉をそれぞれ閉塞することにより、ガス浸
炭炉の本炉内の雰囲気ガスの流動を防止することが行わ
れている。この場合、搬入室または取出室内は約５００
℃以下程度の温度状態で保持されている。

そのため、被処理品の搬入による搬入室の入口扉の開放
時、或いは処理済みの被処理品の取出による取出室の出
口扉の開放時には搬入室または取出室内の高温ガスが外
部に流出するので、被処理品の搬入作業、或いは処理済
みの被処理品の取出作業の終了後、再び搬入室の入口扉
または取出室の出口＃を閉塞すると酢の開故にともない
搬入！または取出室内の高温ガスが外部に流出したこと
により搬入室の内圧または取出室の内圧が負圧（所定圧
力状態より低い圧力状態）になる。このように搬入室の
内圧または取出室の内圧が負圧になった場合には例えば
通気孔等から搬入室または取出室内に比較的低温状態の
外気が流入し、この流入空気中の酸素が搬入室または取
出室内で約５００℃以下程度の温度状態で保持されてい
る浸炭性の雰囲気ガス中に混入すると爆発のおそれがあ
るので、従来は搬入室の内圧または取出室の内圧が負圧
になった場合には変成炉によって生成された吸熱型変成
ガス（以下ＲＸガスと称する）、或いは窒素等の不活性
ガスを多量に負圧状態の搬入室または取出！内に導入す
ることにより、負圧状態の搬入室または取出室内に外気
（！ｌ！素）が流入することを防止するようにしていた
。

しかしながら、上記従来方法にあっては負圧状態の搬入
室または取出室内にＲＸガスを導入する場合にはガス浸
炭炉の木戸の他に変成炉が必要になっていたので、変成
炉を加熱する加熱エネルギーが必要になるとともに、変
成炉のヒータやレトルト等の耐熱消耗品の維持費が必要
になるうえ、変成炉によって短い時間で多量のＲ×ガス
を生成するために高価な触媒が必要になる等の問題があ
り、コスト高になる問題があった。

また、負圧状態の搬入室または取出室内に窒素等の不活
性ガスを導入する場合にはこの不活性ガスの発生装置、
或いはガスボンベ等が必要になるので、この場合もコス
ト高になる問題があった。

さらに、負圧状態の搬入室または取出室内に窒素等の不
活性ガスを導入した場合には浸炭炉内の雰囲気ガスの組
成を変化させるので、被処理品の品質に影響を与えるお
それもあった。

（発明が解決しようとする問題点）従来方法にあってはガス浸炭炉の木戸の他に変成炉や不
活性ガスの発生装置、或いはガスボンベ等が必要になっ
ていたので、コスト高になり、また不活性ガスを利用す
る場合には被処理品の品質に影響を与えるおそれもあっ
た。

この発明は上記事情に春目してなされたもので、コスト
低下を図ることができるうえ、被処理品の品質に影響を
与えるおそれがないガス浸炭方法をｊ２供することを目
的とするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明は搬入室内または加熱浸炭された被処理品の取
出室内の圧力が所定圧力よりも低くなつた場合に前記搬
入室または取出室に連結された通気用のベント部を介し
て炭化水素ガスの燃焼ガスを前記搬入室または前記取出
室内に供給し、この燃焼ガスの供給にともない搬入室ま
たは取出＝の内圧を所定の圧力状態まで復帰させるよう
にしたことを特徴とするものである。

（作用）搬入！内または加熱浸炭された前記被処理品の取出！内
の圧力が所定圧力よりも低くなった場合に搬入室または
取出室の外部で本炉内に充填させた浸炭性の雰囲気ガス
と略同−組成の炭化水素ガスを燃焼させ、この＾湿状態
の燃焼ガスを搬入室または取出室に連結された通気用の
ベント部を介して搬入室内または取出！内に供給し、こ
の燃焼ガスの供給にともない搬入室または取出Ｔの内圧
を所定の圧力状態まで復帰させることにより、所定圧力
よりも低くなった搬入室内または取出＝内への空気の流
入を防止するとともに、変成炉によって生成されたＲＸ
ガス、或いは窒素等の不活性ガスを搬入学内または取出
室内に導入することを不要にするようにしたものである
。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明のガス浸炭方法を実施する連続式ガス
浸炭炉全体の概略構成を示すもので、１は連続式ガス浸
炭炉の木戸である。この木戸１の一側部には被処理品の
搬入ｖ２、他側部には焼入れ室（取出室〉３がそれぞれ
配設されている。この場合、焼入れ室３の下部には油槽
４が配設されているとともに、搬入室２および焼入れヱ
３の上部には通気用のベント部５がそれぞれ連結されて
いる。

また、木戸１の内部には搬入室２測から順に予熱部６、
第１の浸炭部７、第２の浸炭部８、拡散部９、焼入室内
導入部１０が順次配設されている。

この場合、木戸１の予熱部６と搬入室２との間には中間
扉２ａが配設されているとともに、木戸１の焼入室内導
入部１０と焼入れ室３との間にも同様に中間ｆｉ３ａが
配設されている。これらの中間扉２ａ、３ａは木戸１の
内圧と搬入室２の内圧または焼入れ室３の内圧との間に
圧力差が生じる場合、例えば搬入室２の入口扉の開放時
、或いは焼入れ室３の出口扉の開放時には閉塞状態で保
持されるようになっており、搬入室２の内圧または焼入
れ〒３の内圧が木戸１の内圧と略等しくなった時点で開
放されるようになっている。さらに、木戸１の予熱部６
、第１の浸炭部７、第２の浸炭部８および焼入室内導入
部１０には炉内雰囲気撹拌用のファン１１がそれぞれ装
着されている。

また、木戸１には炭化水素ガス供給管１２および空気供
給管１３がそれぞれ連結されており、炭化水素ガス供給
管１２を介して木戸１内に供給される炭化水素ガス（例
えばプロパンガス、一般都市ガス等）と空気供給管１３
を介して木戸１内に供給される空気との混合によって木
戸１で浸炭性の雰囲気ガスを生成させるようになってい
る。この場合、炭化水素ガス供給管１２には一対の分岐
管１２ａ、１２ｂがそれぞれ設けられている。そして、
第１の分岐管１２ａの先端のガス出口は木戸１の第１の
浸炭部７内に導入された状態で設置されているとともに
、第２の分岐管１２ｂの先端のガス出口は木戸１の焼入
室内導入部１０内に導入された状態で設置されている。

さらに、これらの第１．第２の分岐管１２ａ、１２ｂに
は流量計１４がそれぞれ介設されているとともに、第２
の分岐管１２ｂ側には流量計１４と並列なバオパス管１
５が連結されている。そして、これらの第１゜第２の分
岐管１２ａ、１２ｂを介して木戸１の内部に供給される
炭化水素ガスの供給量は常に一定状態に保持されている
。また、空気供給管１３の先端の空気出口は木戸１の第
１の浸炭部７内に導入された状態で設置されている。ざ
らに、この空気供給＠１３には流量調整弁１６が介設さ
れている。この流量調整弁１６は例えばマイクロコンピ
ュータおよびその周辺回路によって形成された制（財）
部１７に接続されている。

また、木戸１の内部には酸素センサ１８．１９がそれぞ
れ装着されている。この場合、酸素センサ１８は第１の
浸炭部７内に、また酸素センサ１９は焼入室内導入部１
０内にそれぞれ設置されている。さらに、１１！素セン
サ１８は制御部１７およびレコーダー２０にそれぞれ接
続されている。

そして、木戸１の内部の酸素量が酸素センサ１８によっ
て検出され、この検出信号にもとづいて制（社）部１７
によって空気供給管１３の流量調整弁１６の弁開度が適
宜調整されるようになっており、この流量調整弁１６の
弁開度の変化に応じて木戸１内への空気の供給量が適宜
調整されるようになっている。また、酸素センサ１９は
酸素センサ１８とともにレコーダー２０に接続されてい
る。

そして、このレコーダー２０によって酸素センサ１８か
らの検出信号および酸素センサ１９からの検出信号がそ
れぞれ記録されるようになっている。

また、搬入室２および焼入れ下３の上部に装着されたベ
ント部５には第２図に示すように通気管２１が設けられ
ている。この通気管２１の下端部は搬入室２または焼入
れ至３に連結されている。

さらに、この通気管２１の上端部には管径を他の部分よ
りも拡開させた拡開部２１　基’Ｑ成されている。この
拡開部２１ａの内部には略半球状のベント蓋２２が配設
されている。このベント蓋２２はベント蓋開閉機構２３
によって開閉操作されるようになっている。また、ベン
ト蓋開閉機構２３にはベント蓋支持ロッド２４、操作シ
リンダ２５、操作ロッド２６および連結アーム２７がそ
れぞれ設けられている。この場合、ベント蓋支持ロッド
２４は通気管２１の拡開部２１ａの上部中央に配設され
たガイド管２８によって昇降自在に支持されており、こ
のベント蓋支持ロッド２４の下端部にベント蓋２２が取
着されている。なお、ガイド管２８は複数の支持アーム
２９・・・を介して通気管２１の拡開部２１ａ内面に取
着されている。さらに、ベント蓋支持ロッド２４の上端
部は連結アーム２７の一端部に枢支されている。この連
結アーム２７の他端部は操作ロッド２６の上端部に枢支
されている。この操作ロッド２６は操作シリンダ２５に
よって昇降駆動されるようになっている。

また、通気管２１の拡開部２１ａの上部には支持アーム
３０の下端部が固定されている。この支持アーム３０の
上端部には連結アーム２７の中間部が枢支されており、
連結アーム２７はこの支持アーム３０との枢支点を中心
に揺動自在に支持されている。さらに、操作シリンダ２
５は制御部１７に接続されたシリンダ制御機構３１によ
って動作が制御されるようになっている。そして、操作
シリンダ２５によって操作ロッド２６が昇降駆動される
動作に連動して連結アーム２７が支持アーム３０との枢
支点を中心に揺動し、この連結アーム２７を介してベン
ト蓋支持ロッド２４が昇降駆動されてベント蓋２２が開
閉操作されるようになっている。

ざらに、通気管２１における拡開部２１ａの上部にはリ
ング状のバーナ３２が装着されている。

このバーナ３２には第３図に示すように燃料供給管３３
が連結されており、この燃料供給管３３を介してバーナ
３２に炭化水素ガス等の燃料が供給されるようになって
いる。また、このバーナ３２は第４図に示すバーナ着火
機Ｍ４３４によって着火されるようになっている。この
バーナ着火機構３４は制御部１７に接続されている。さ
らに、この制御部１７には搬入室２および焼入れ室３の
内部にそれぞれ装着された圧力センサ３５．３５が接続
されている。そして、搬入室２の入口扉の開放時、或い
は焼入れ空３の出口扉の開放時のように搬入室２または
焼入れ至３内の高温（約５００℃程度）ガスが外部に流
出して木戸１の内圧と搬入室２の内圧または焼入れ室３
の内圧との間に圧力差が生じた場合（Ｗｉ入至２の内圧
または焼入れ至３の内圧が負圧になった場合）には圧力
センサ３５．３５からの検出信号にもとづいて制御部１
７によってまずバーナ着火ＩＭ４３４が駆動され、この
バーナ着大殿１ｆｔＩ３４によってバーナ３２が着火さ
れたのち、シリンダ制御機構３１が駆動され、さらにこ
のシリンダ制御ｆｌｌ成ｔＭ３１によって操作シリンダ
２５が駆動されてベントＭ２２が開操作されるようにな
っており、このベントＭ２２の開故にともないバーナ３
２の燃焼ガスを通気管２１を介して負圧状態の搬入室２
または焼入れ苗３内に吸入させて搬入室２の内圧または
焼入れｖ３の内圧を木戸１の内圧と略等しくなる圧力状
態まで復帰させるようになっている。

次に、上記構成の連続式ガス浸炭炉の作用とともに、こ
の発明のガス浸炭方法について説明する。

まず、浸炭処理を施す被処理品は搬入室２の入口扉から
搬入室２内に送られ、この搬入室２から木戸１内に送ら
れる。この木戸１内には炭化水素ガス供給管１２を介し
て炭化水素ガス〈例えばプロパンガス、一般都市ガス等
）が供給されるとともに、空気供給管１３を介して空気
が供給されており、この木戸１内で炭化水素ガスと空気
とが混合されて浸炭性の雰囲気ガスが生成される。この
場合、木戸１の内部は９００〜９３０℃程度の浸炭温度
状態で保持されており、木戸１内で炭化水素ガスと空気
との混合によって生成された浸炭性の雰囲気ガスのガス
組成は例えば、−酸化炭素（Ｃｏ）：２０〜２６？６、
水素（Ｈ２）：３０〜４０％、メタン（ＣＨ４）：　７
％以下、窒素（Ｎ２　）：３８〜４５％程度の範囲に設
定されている。そして、木戸１内に送られた被処理品は
予熱部６、第１の浸炭部７、第２の浸炭部８、拡散部９
、焼入室内導入部１０の順に搬送され、搬送中に木戸１
内の浸炭性の雰囲気ガスによって所定時間（例えば４〜
６時間程度）浸炭処理される。

さらに、木戸１内で浸炭処理された被処理品は焼入れ至
３に送られたのち、この焼入れ至３の下部の油１１４に
浸漬されて焼入れが行われる。そして、焼入れされた被
処理品は焼入れ至３の出口扉から外部に取出される。

一方、被処理品の浸炭処理中、木戸１内への炭化水素ガ
スの供給量は一定状態で保持されている。

この場合、木戸１の内部の酸素量は酸素センサ１８によ
って検出されており、この酸素センサ１８からの検出信
号にもとづいて制御部１７によって空気供給管１３の流
量調整弁１６の弁開度が適宜調整されるようになってお
り、この流量調整弁１６の弁開度の変化に応じて木戸１
内への空気の供給量が適宜調整されるようになっている
。したがって、被処理品の浸炭処理中における木戸１内
の生成雰囲気ガス中のカーボンポテンシャルの調整は木
戸１内への空気供給量のみを可変調整することにより行
なっている。

また、連続式ガス浸炭炉の動作中、被処理品の搬入によ
る搬入室２の入口扉の開放時、或いは処理済みの被処理
品の取出による焼入れ室３の出口扉の開放時には搬入室
２または焼入れ室３内の高温く約５００℃程度）ガスが
外部に流出する。この場合、搬入室２の入口扉（または
焼入れ室３の出口扉）が開放される前に予め木戸１の予
熱部６と搬入室２との間の中間１１２ａ（または木戸１
の焼入室内導入部１０と焼入れｖ３との間の中間扉３ａ
）は閉塞状態で保持されている。そして、被処理品の搬
入作業、或いは処理済みの被処理品の取出作業の終了後
、再び搬入室２の入口扉または焼入れ空３の出口扉を閉
塞すると扉の開放にともない搬入室２または焼入れ至３
内の高温ガスが外部に流出したことにより搬入室２の内
圧または焼入れ至３の内圧が負圧になる。このように搬
入室２の内圧または焼入れ室３の内圧が負圧（所定圧力
状態より低い圧力状態）になると圧力センサ３５．３５
からの検出信号にもとづいて制御部１７によってまずバ
ーナ着火機構３４が駆動される。そして、このバーナ着
火機構３４によってバーナ３２が着火されたのち、シリ
ンダ制御機構３１が駆動され、さらにこのシリンダ１ｌ
ｉｌＪＩｌ］機構３１によって操作シリンダ２５が駆動
されてベントＭ２２が開操作される。そのため、このベ
ント蓋２２の開放にともないバーナ３２の燃焼ガスが通
気管２１を介して負圧状態の搬入室２または焼入れ室３
内に吸入されるようになっており、搬入室２の内圧また
は焼入れ室３の内圧が木戸１の内圧と略等しくなる圧力
状態まで復帰される。

そこで、上記方法にあっては連続式ガス浸炭炉の動作中
、被処理品の搬入による搬入室２の入口扉の開閉操作時
、或いは処理済みの？！！！処理品の取出による焼入れ
至３の出口扉の開閉操作時のように扉の開放にともない
搬入室２または焼入れ至３内の高温ガスが外部に流出し
たことにより搬入室２の内圧または焼入れ至３の内圧が
負正になった場合に搬入室２または焼入れ室３の外部で
木戸１内に充填させた浸炭性の雰囲気ガスと略同−組成
の炭化水素ガスを燃焼させ、この高温状態の燃焼ガスを
通気用のベント部５を介して搬入室２内または焼入れ室
３内に供給し、この燃焼ガスの供給にともない搬入室２
または焼入れ嘗３の内圧を所定の圧力状態まで復帰させ
るようにしたので、負圧状態の搬入室２内または焼入れ
室３内への低温状態の空気の流入を防止することができ
る。そのため、低温状態の空気中の酸素が搬入室２また
は焼入れ室３内で約５００℃以下程度の温度状態で保持
されている浸炭性の雰囲気ガス中に混入することを防止
することができ、爆発のおそれをなくして安全性の向上
を図ることができる。

また、ＲＸガスを負圧状態の搬入室２内または焼入れ室
３内に導入する場合のようにガス浸炭炉の木戸１の他に
格別に変成炉を設ける必要がないので、変成炉を加熱す
る加熱エネルギー、変成炉のヒータやレトルト等の耐熱
消耗品の維持費、或いは変成炉によって辺い時間で多量
のＲＸガスを生成するための高価な触媒等を不要にする
ことができ、コスト低下を図ることができる。

さらに、窒素等の不活性ガスを搬入室２内または焼入れ
室３内に導入する場合のような不活性ガスの発生装置、
或いはガスボンベ等を不要にすることができるので、窒
素等の不活性ガスを利用する場合に比べてもコスト低下
を図ることができるとともに、不活性ガスのように浸炭
炉内の雰囲気ガスの組成を変化させるおそれもないので
、被処理品の品質低下を防止することもできる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施でき
ることは勿論である。

［発明の効果］この発明によれば搬入！内または加熱浸炭された被処理
品の取出室内の圧力が所定圧力よりも低（なった場合に
前記搬入室または取出室に連結された通気用のベント部
を介して炭化水素ガスの燃焼ガスを前記搬入室または前
記取出室内に供給し、この燃焼ガスの供給にともない搬
入室または取出室の内圧を所定の圧力状態まで復帰させ
るようにしたので、コスト低下を図ることができるうえ
、被処理品の品質の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は連続
式ガス浸炭炉全体の概略構成図、第２図はベント部Ｚの
縦断面図、第３図は同平面図、第４図は制御部の接続状
態を示す要部の概略構成図である。１・・・木戸、２・・・搬入室、３・・・焼入れ苗（取
出空）、５・・・ベント部、３２・・・バーナ。

Claims

【特許請求の範囲】

搬入室から浸炭性の雰囲気ガスを充填させた本炉内に被
処理品を搬送し、この本炉内で前記被処理品を加熱浸炭
するガス浸炭方法において、前記搬入室内または加熱浸
炭された前記被処理品の取出室内の圧力が所定圧力より
も低くなった場合に前記搬入室または取出室に連結され
た通気用のベント部を介して炭化水素ガスの燃焼ガスを
前記搬入室または前記取出室内に供給し、この燃焼ガス
の供給にともない前記搬入室または取出室の内圧を所定
の圧力状態まで復帰させるようにしたことを特徴とする
ガス浸炭方法。